范季铮， 于慎波， 王田， 梁赢东

（沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870）

0 引 言

随着科学技术的不断发展，现代机械产品的加工对数控机床的加工精度，加工效率都提出了更高的要求，加工中心因其高效率、高精度、高稳定性等特点，在机械装备制造业得到了广泛应用[1]。加工中心的动态特性直接关系到加工性能、精度和可靠性，其整机性能对机械产品的几何精度和表面加工质量有着重要影响[2]。因此，获取整机动态特性的参数对于提高加工中心的加工精度有指导意义,并为加工中心后续的结构优化提供可靠依据。

本文对某企业自主研发的G7龙门立式加工中心整机进行了有限元建模，完成了模态分析和谐响应分析工作。通过试验模态分析，验证了有限元模型的准确性。

1 有限元建模

由于整机模型过于复杂，直接计算求解模态分析不但费时而且准确性也会降低，因此首先在SolidWorks软件中对整机进行建模，同时对影响网格质量的特征进行简化，如圆角圆孔等，忽略对整机影响小的零件，然后将简化好的模型导入到ANSYS Workbench前处理模块中进行材料属性添加及网格划分。添加的材料如表1所示。

表1 整机关键零部件材料物理性能

整机的实体部分采用单元Solid45划分，丝杠采用梁单元Beam118模拟。模型采用自由划分网格方法，总共划分了130 034个Solid45单元，402个Beam118单元，其有限元模型如图1所示。机床的结合部位为了模拟工作状态，在所有滑移部件接合面处采用No Separation模拟，如滑鞍和滑枕、滑鞍和横梁、工作台和床身、丝杠与套筒等。……